生产环状碳酸酯的催化剂体系及相关方法

技术领域

本发明涉及一种生产环状碳酸酯的催化剂体系，以及利用所述催化剂体系制备环状碳酸酯的方法。

背景技术

工业过程和燃料燃烧等产生的二氧化碳(CO

环状碳酸酯是由CO

US 9,586,926 B2公开了一种由CO

Monteiro等(Applied Catalysis A:General(2017),544(25),46-54)公开了一种催化剂体系，该体系包括氯化1-甲基-3-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)咪唑鎓离子液体催化剂，以钛酸酯纳米管(TNT)或纳米线(TNW)为预催化剂，ZnBr

因此，需要开发新一代的催化剂体系，以在温和的条件下以高催化活性和高选择性，从CO

发明内容

在一个实施方案中，本发明涉及一种用于由二氧化碳(CO

预催化剂，其选自具有式BiX

助催化剂，其选自具有式R

其中：

N代表氮；

P代表磷；

X和Y各自独立地代表卤素；

Z代表1至3的整数；

R

在本发明的另一个实施方案中，本发明涉及一种生产环状碳酸酯的方法，该方法包括在催化剂体系的存在下使基于环氧的化合物与二氧化碳反应，该催化剂体系包含：

预催化剂，其选自具有式BiX

助催化剂，其选自具有式R

其中：

N代表氮；

P代表磷；

X和Y各自独立地代表卤素；

Z代表1至3的整数；

R

其中所述方法如下进行：使用摩尔比在约1:1:10至1:3:100的范围内的预催化剂:助催化剂:基于环氧的化合物；在约1至100巴的范围内的二氧化碳的压力下；约10到200℃的范围内的温度；以及约1至8小时的范围内的反应时间。

附图说明

图1.在室温和1巴的压力、使用纯的CO

图2.在室温和1巴的压力、使用纯的CO

具体实施方式

本发明提供一种用于生产环状碳酸酯的催化剂体系，该催化剂体系用于将CO

除非另有说明，本文所用的技术术语或科学术语具有如本领域具有普通技术的人员所理解的定义。

本文提到的设备、装置、方法或化学物质是指本领域技术人员通常操作或使用的设备、装置、方法或化学物质，除非另有明确说明它们是本发明中专门使用的设备，装置，方法或化学物质。

在权利要求书或说明书中，使用带有术语“包含”的单数或复数名词指“一个”，并且还指“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”。

所公开和要求的所有组合物和/或方法旨在涵盖本发明的反应、操作、修饰方面，或改变任何参数而不进行与本发明有明显不同的实验，以及尽管未特别提到权利要求，根据本技术领域的技术人员获得具有相同功用和结果的本发明的类似对象。因此，本领域技术人员可以清楚了解的，包括适当修改或变化的本发明的替代或类似对象，应视为在所附权利要求的本发明的范围、精神和概念内。

在整个本申请中，术语“约”用于表示本文中呈现的任何值都可能潜在地变化或偏离。这种变化或偏差可能是由于设备、计算中使用的方法的误差导致，或者是由于执行设备或方法的操作人员导致。这些包括由于物理性质的变化而引起的变化或偏差。

以下是对本发明的详细描述，而无意于限制本发明的范围。

根据本发明的一个实施方案，本发明提供一种用于生产环状碳酸酯的催化剂体系，该催化剂体系包含：

预催化剂，其选自具有式BiX

助催化剂，其选自具有式R

其中：

N代表氮；

P代表磷；

X和Y各自独立地代表卤素；

Z代表1至3的整数；

R

在另一个示例性的实施方案中，X是氯并且M是Bi

在一个优选的示例性的实施方案中，预催化剂是BiCl

在另一个示例性的实施方案中，Y选自溴或碘。

在另一个示例性的实施方案中，R

在一个优选的示例性的实施方案中，R

在另一个示例性的实施方案中，助催化剂选自四正丁基溴化铵(TBAB)、四正丁基碘化铵(TBAI)、四正丁基溴化鏻(PBu

在另一个示例性的实施方案中，预催化剂和助催化剂的摩尔比在约1:1至1:3的范围内。

在一个优选的示例性的实施方案中，预催化剂和助催化剂的摩尔比是1:2。

在本发明的另一个实施方案中，本发明涉及本发明的催化剂体系用于由CO

在本发明的另一个实施方案中，本发明提供一种生产环状碳酸酯的方法，该方法包括在催化剂体系的存在下使基于环氧的化合物与二氧化碳反应，该催化剂体系包含：

预催化剂，其选自具有式BiX

助催化剂，其选自具有式R

其中：

N代表氮；

P代表磷；

X和Y各自独立地代表卤素；

Z代表1至3的整数；

R

其中所述方法如下进行：使用摩尔比在约1:1:10至1:3:100的范围内的预催化剂:助催化剂:基于环氧的化合物；在约1至100巴的范围内的二氧化碳的压力下；约10到200℃的范围内的温度；以及约1至8小时的范围内的反应时间。

在另一个示例性的实施方案中，预催化剂:助催化剂:基于环氧的化合物的摩尔比在约1:1:10至1:3:50的范围内。

在一个优选的示例性的实施方案中，预催化剂:助催化剂:基于环氧的化合物的摩尔比是约1:2:50。

在另一个示例性的实施方案中，二氧化碳的压力在约1至50巴的范围内。

在一个优选的示例性的实施方案中，二氧化碳的压力在约1至10巴的范围内。

在另一个示例性的实施方案中，温度在约25至200℃的范围内。

在一个优选的示例性的实施方案中，温度在约25至120℃的范围内。

在另一个示例性的实施方案中，反应时间在约1至6小时的范围内。

在一个优选的示例性的实施方案中，反应时间在约2至4小时的范围内。

在另一个示例性的实施方案中，X是氯。

在一个优选的示例性的实施方案中，预催化剂是BiCl

在另一个示例性的实施方案中，Y选自溴或碘。

在另一个示例性的实施方案中，R

在一个优选的示例性的实施方案中，R

在另一个示例性的实施方案中，助催化剂选自四正丁基溴化铵(TBAB)、四正丁基碘化铵(TBAI)、四正丁基溴化鏻(PBu

此后，示出本发明的示例，而没有任何意图限制本发明的任何范围。

所有化学品均购自商业渠道，按收到使用。前过渡金属卤化物在手套箱内储存和处理。不含金属的化合物存储在化学柜中，无需进一步预防措施即可使用。纯的和稀薄的二氧化碳(空气中浓度约为50％的二氧化碳)接收在金属瓶中，并通过调节器计量。

实验在100mL三颈圆底烧瓶中进行。将催化剂(约2mmol)和助催化剂(约4mmol)加入带有磁力搅拌棒的反应容器中。将装有约2L CO

实验在75mL高压釜中进行。通过在配有磁力搅拌棒的高压釜中加入约2mmol催化剂和约4mmol助催化剂和约100mmol环氧丙烷，在手套箱中制备反应。通过添加CO

均相催化剂体系(成对的金属卤化物，以及铵或磷盐)经历在环境条件下(室温，在用针头将气球充入约1巴的CO

基于观察到的结果展现出，BiCl

在环境条件下用纯的CO

从表1中的数据表明，BiCl

表1使用稀释的CO

在纯的和稀释CO

表2在高压釜中使用BiCl

正如本技术领域的技术人员容易理解的那样，上述描述是为说明本发明原理的实施方案。该描述无意限制本发明的范围或应用，因为在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神的前提下，本发明可以进行修改、变化和改变。

最佳发明方式

本发明的最佳方式如本发明的说明书中所提供。